一種吸能解堵射孔裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種吸能解堵射孔裝置，所述裝置包括：射孔單元，用于在井筒套管壁上射孔，使地層流體通過所述射孔孔道流入套管內(nèi)；吸能單元，在射孔的同時泄壓彈在所述裝置的吸能槍壁上形成吸能孔，用于吸收因射孔在所述井筒套管內(nèi)產(chǎn)生的壓力；連接單元，用于連接和隔斷所述射孔單元和所述吸能單元。該裝置解決了射孔彈射孔后，地層物質(zhì)受到高溫、高壓射流沖擊、擠壓，在射孔孔道周圍產(chǎn)生一定厚度的壓實帶，降低孔隙度和滲透率，嚴重影響油氣井產(chǎn)能的問題。
【專利說明】
一種吸能解堵射孔裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及油氣井射孔完井技術領域。更具體地，涉及一種吸能解堵射孔裝置。
【背景技術】
[0002]油氣田鉆井、固井后，需要進行油井射孔，打開地層與井筒套管間通道，讓流體流入井筒套管內(nèi)。射孔彈在射開井筒套管和地層的同時，會粉碎地層中的巖石顆粒，這些破碎顆粒，在高溫、高壓氣流沖擊下，將發(fā)生運移堵塞孔隙，產(chǎn)生近孔壓實帶，同時射孔彈爆炸后殘余物也會留在射孔孔道內(nèi)，使壓實帶區(qū)域內(nèi)的孔隙度和滲透率明顯降低，嚴重影響油氣井的產(chǎn)能。
[0003]CN201310476366.1公開的射孔裝置，使用液力實現(xiàn)橋塞坐封、丟手，沒有使用雷管、火藥等火工品，但這種射孔方式工作效率低，采油量低，而采用聚能炸藥可使井增產(chǎn)，這是因為傳入地層的沖擊波能夠增強射孔的有效性并使從地層流出的流體流動增強。
[0004]CN200880012703.9公開了對使用聚能炸藥的射孔器的改進方法，其是從改進射孔器的襯里對射孔器做出改進。
[0005]在已知的各種射孔器中，尚沒有公開如何解決射孔彈射孔后，地層物質(zhì)受到高溫、高壓射流沖擊、擠壓，在射孔孔道周圍產(chǎn)生一定厚度的壓實帶，而降低了孔隙度和滲透率，影響油氣井產(chǎn)能的問題。
[0006]針對現(xiàn)有技術中存在的上述問題，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一個目的在于提供一種吸能解堵射孔裝置。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案:
[0009]—種吸能解堵射孔裝置，所述裝置包括:
[0010]射孔單元，用于在井筒套管壁上的射孔，使地層流體通過所述射孔流入井筒套管內(nèi)；
[0011]吸能單元，在射孔的同時在所述裝置的壁上形成吸能孔，用于吸收因射孔在所述井筒套管內(nèi)產(chǎn)生的壓力；
[0012]連接單元，用于連接和隔斷所述射孔單元和所述吸能單元；
[0013]所述吸能單元包括至少一支吸能槍，所述吸能槍包括軸向兩端開口的槍殼和設于槍殼內(nèi)的泄壓彈架總成。
[0014]進一步的，所述裝置還包括裝載在所述泄壓彈架總成上的只能在槍殼壁上開孔而不損傷井筒套管壁的泄壓彈。
[0015]進一步的，所述吸能槍的筒壁在對應裝載于所述泄壓彈架總成上的泄壓彈射流中心的位置處設有內(nèi)盲孔和外盲孔。
[0016]進一步的，所述連接單元包括在軸向的兩端設有螺紋、中部設有軸向通孔的中間接頭;在所述中間接頭軸向的一端中部還設有臺間孔。
[0017]進一步的，在所述臺間孔處設有用于隔斷相鄰射孔單元與吸能單元壓力串通的隔斷密封件，所述隔斷密封件的中心部設有與中間接頭軸向通孔相通的通孔;所述隔斷密封件采用柔性材料。
[0018]進一步的，所述射孔單元包括至少一支射孔槍。
[0019]進一步的，所述裝置還包括用于引爆所述射孔單元和所述吸能單元的引爆單元。
[0020]所述裝置還包括用于封閉所述裝置的尾部。
[0021]本發(fā)明的有益效果如下:
[0022]本發(fā)明所述的吸能解堵射孔裝置，由于將射孔槍與吸能槍有效地結合，在射孔彈射孔的同時引爆泄壓彈，泄壓彈射流穿透吸能槍管壁，與井筒套管內(nèi)壓力溝通，因而能快速吸收井筒套管內(nèi)的殘余爆轟能量，使井筒套筒內(nèi)的壓力在射孔后瞬間下降，同時也令射孔孔道內(nèi)產(chǎn)生瞬間的沖擊流，沖刷射孔孔道，從而解除壓實帶堵塞，增大孔眼隙度，提高孔眼滲透率和導流能力，提高油氣井產(chǎn)能。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明所述裝置的結構示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明所述裝置的中間接頭結構示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明所述裝置的泄壓彈裝配結構示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明所述裝置的吸能槍結構示意圖。
[0027]圖中所示:
[0028]1-井筒套管；2-起爆器轉(zhuǎn)接件;3-密封圈；4-射孔槍;5-射孔彈架總成;6_導爆索；7-射孔彈;8-隔斷密封件;9-中間接頭;10-泄壓彈架總成;11-泄壓彈；12-吸能槍;13-尾部。
【具體實施方式】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明所述裝置做進一步的說明。
[0030]如圖1所示，所述裝置包括起爆器轉(zhuǎn)接件2、射孔槍4、射孔彈架總成5、導爆索6、射孔彈7、隔斷密封件8、中間接頭9、泄壓彈架總成10、泄壓彈11、吸能槍12、尾部13。
[0031 ]射孔單元包括至少一支射孔槍4，射孔槍4包括軸向兩端開口的槍殼，槍殼內(nèi)部固設射孔彈架總成5，射孔彈7安裝在射孔彈架總成5上，導爆索6纏繞在射孔彈7上;射孔彈7起爆后產(chǎn)生射流，打開地層與井筒套管I間通道。
[0032]吸能單元包括至少一支吸能槍12，吸能槍12包括軸向兩端開口的槍殼，槍殼內(nèi)部固設泄壓彈架總成10，泄壓彈11安裝在泄壓彈架總成10上，根據(jù)具體的井底情況，泄壓彈架總成10上裝載一個或多個泄壓彈11;吸能槍12的槍殼壁在正對泄壓彈11射流中心的位置處設有內(nèi)盲孔和外盲孔，導爆索6纏繞在泄壓彈11上，起爆后泄壓彈11產(chǎn)生射流，只穿透吸能槍12管壁，不損害井筒套管I。
[0033]本實施例中的泄壓彈架總成10與射孔槍彈架總成5結構相似，通過泄壓彈架前盤、后盤固定在吸能槍12的槍殼內(nèi)，設有薄壁鋼管上按實際需要加工的若干個可承載泄壓彈11的孔;泄壓彈11與射孔彈7結構相似，但用藥量及可開出的孔的大小不同。
[0034]連接單兀為中間接頭9，中間接頭9的兩?而分別連接射孔槍4和吸能槍12，中間接頭9內(nèi)有臺間孔，臺間孔內(nèi)安裝隔斷密封8;隔斷密封件8為柔性體并安裝在中間接頭9內(nèi)，隔斷密封件8的內(nèi)孔穿過導爆索6，遇壓時所述內(nèi)孔封閉，隔斷相鄰射孔槍4與吸能槍12的壓力串通。
[0035]引爆單元包括起爆器和起爆器轉(zhuǎn)接件2；起爆器轉(zhuǎn)接件2上端連接起爆器，起爆器內(nèi)的點火裝置可點燃導爆索6，起爆器轉(zhuǎn)接件2與射孔槍4通過中間接頭9連接;起爆器轉(zhuǎn)接件2連接在中間接頭9設有臺間孔的一端，在所述臺間孔處安裝有隔斷密封件8;射孔槍4連接在中間接頭9的另一端。
[0036]所述吸能解堵射孔裝置包括一個起到密封作用尾部13。
[0037]根據(jù)井底的實際情況，可以選擇所述裝置中的射孔槍4和吸能槍12的數(shù)目，并根據(jù)井底情況，安排射孔槍4與吸能槍12的連接順序。
[0038]如圖2所示，中間接頭9兩端部加工有螺紋和密封槽，螺紋分別連接射孔槍4和吸能槍12，并且通過密封圈3予以密封，中間接頭9的中心有臺階式通孔，與隔斷密封件8過盈配合安裝，隔斷密封件8中心孔可穿過導爆索6，隔斷密封件8的材質(zhì)為高彈性橡膠，自由狀態(tài)下保持原始狀態(tài)，在遇射孔彈7射孔產(chǎn)生高壓氣體時，壓力作用在隔斷密封件8的端面上，使之壓縮，阻斷射孔槍4與吸能槍12的殼體內(nèi)腔壓力的溝通，保證吸能槍12殼體內(nèi)有足夠的泄壓空間。
[0039]如圖3所示，泄壓彈11通過泄壓彈架總成10固定在吸能槍12的殼體內(nèi)，與射孔彈7同時起爆后，只穿透吸能槍12的槍殼壁，并在吸能槍12的槍殼壁上射開相應面積的孔，且完全不損害井筒套管I;泄壓彈11具有開孔孔徑大、孔徑均勻、無毛刺的特點。
[0040]井筒套管I內(nèi)的壓力在射孔時會瞬間上升，當射開地層后，井內(nèi)流體進入吸能槍12后井筒套管I內(nèi)的壓力急劇下降，要使射孔后井筒套管I內(nèi)的殘余壓力快速瞬間下降，產(chǎn)生瞬間返流沖洗孔道，應有一個相應的最小(臨界)負壓值，負壓值過低起不到返流沖洗孔道作用，過大會引起地層出砂或引起井筒套管I的損傷，因此必須對射孔負壓值進行計算，適當設置泄壓彈11的數(shù)量，也就是吸能槍12上的泄壓孔的開孔數(shù)量，以保證返流面積，以及吸能槍12的數(shù)量，以保證吸能槍12的吸能空間。
[0041 ] 1.根據(jù)井深校核確定最小(臨界)負壓值:
[0042]根據(jù)井深和壓力梯度可計算出井底處的孔隙流壓為:
[0043]Pp=GpXH (I)
[0044]式(I)中，Pp為地層孔隙流壓，單位為MPa;Gp為地層壓力梯度，單位為MPa/m;H為井深單位為m;
[0045]井筒中液體所產(chǎn)生的靜液柱壓強為:
[0046]Ph = 0.00981 PH (2)
[0047]式(2)中，Ph為射孔液靜液柱壓強，單位為MPa；P為射孔液密度，單位為g/cm3；H為液柱垂直高度井深，單位為m ；
[0048]2.最大負壓值計算:
[0049]Δ pmax=Pp-0.2Ph (3)
[0050]式⑶中，Pp為地層孔隙壓強，單位為MPa; Ph為射孔液靜液柱壓強，單位為MPa;
[0051]3.射孔孔眼周圍地層是否出砂的限制:
[0052]針對垂直井，將射孔孔眼看成一組小直徑的水平井，將負壓值的確定與孔眼的穩(wěn)定性、出砂趨勢以及原油性質(zhì)、地層壓力、巖石強度和井深等參數(shù)結合起來綜合考慮。
[0053]井壁巖石所受的最大壓應力(^為:
[0054]Ot = (3-4v) / (1-V) X (I O-6Pg H-Ps)+2 (Ps-Pwf) (4)
[0055]根據(jù)巖石破壞理論，當巖石的抗壓強度小于最大壓應力?時，井壁巖石不堅固，將會引起巖石結構的破壞而出砂，因此，井壁巖石的堅固程度判別式為:
[0056]C彡(3-4v)/(l_v)X(10—6Pg H-Ps)+2(Ps_Pwf) (5)
[0057]式(4)和(5)中:
[0058]Ot—井壁巖石的最大壓應力，單位為MPa
[0059]C—地層巖石的抗壓強度，單位為MPa
[0060]V—巖石的泊松比
[0061]P—上覆巖層的平均密度，單位為kg/m3
[0062]g—重力加速度，單位為m/s2
[0063]H—地層深度，單位為m
[0064]Ps—地層流壓，單位為MPa
[0065]Pwf—油井生產(chǎn)時的井底流壓，單位為MPa
[0066]如果式(5)成立，S卩Oot，則表明在上述生產(chǎn)壓差Ps-Pwf下，井壁巖石是堅固的，不會引起巖石結構的破壞。
[0067]如圖4所示，吸能槍12的上端與中間接頭9螺紋連接，吸能槍12的殼體內(nèi)裝有泄壓彈架總成10，在正對泄壓彈11射孔中心位置，在吸能槍12的槍體管壁上設有圓形的內(nèi)盲孔和外盲孔，內(nèi)盲孔和外盲孔之間的超薄壁厚不但能保證承受井筒套管I內(nèi)的原始壓力，而且能使泄壓彈11容易打開吸能槍12，完全不損害井筒套管I，更不會產(chǎn)生翻邊、毛刺；內(nèi)盲孔、外盲孔的組合使泄壓彈11的裝藥量減少，從而使吸能槍12的殼體的吸能空間得到保證。
[0068]所述吸能解堵射孔裝置的配置中，吸能槍12的數(shù)量可以為多個，因為單個吸能槍12殼體內(nèi)容積恒定，其泄壓孔數(shù)為多個，因為單個泄壓孔面積恒定。
[0069]根據(jù)返沖洗原理，本發(fā)明中的吸能槍12滿足如下條件，泄壓彈11開孔迅速，且具有足夠數(shù)量的泄壓彈，以保證開出相應面積的泄壓孔，使泄壓孔周圍的液體通過泄壓孔道迅速進入吸能槍12的殼體內(nèi)，井筒套管I內(nèi)產(chǎn)生較負壓差，達到返沖洗射孔孔道的目的；吸能槍12的長度與井筒套管I內(nèi)液柱高度、泄壓孔開孔數(shù)量是非線性關系；在井深確定時，吸能槍12的長度越長，開孔數(shù)量越多，吸能解堵效果越好。實際生產(chǎn)應用中，根據(jù)井況計算出吸能槍12的長度和開孔數(shù)量。
[0070]所述吸能解堵射孔裝置，適用于油管輸送和電纜輸送的油氣井射孔作業(yè)，是將射孔槍與吸能槍有效地結合在一起，泄壓彈11與射孔彈7同時起爆，泄壓孔開孔迅速、面積大，吸能槍12內(nèi)壁的內(nèi)盲孔、外盲孔組合，避免了提槍時槍身孔眼處翻邊毛刺對井筒套管的刮傷；隔斷密封件8保證了吸能槍12腔體有足夠的泄壓空間(射孔彈7射孔時的壓力被隔斷密封件8阻斷，不串入吸能槍12腔體內(nèi))；所述吸能解堵射孔裝置能充分實現(xiàn)消解射孔孔道堵塞的目的，提尚孔眼滲透率和導流能力，提尚油氣井廣能。
[0071]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【主權項】
1.一種吸能解堵射孔裝置，其特征在于，所述裝置包括: 射孔單元，用于在井筒套管壁上射孔，使地層流體通過所述射孔流入套管內(nèi)； 吸能單元，在射孔的同時在所述裝置的壁上形成吸能孔，用于吸收因射孔在所述井筒套管內(nèi)產(chǎn)生的壓力； 連接單元，用于連接和隔斷所述射孔單元和所述吸能單元； 所述吸能單元包括至少一支吸能槍，所述吸能槍包括軸向兩端開口的槍殼和設于槍殼內(nèi)的彈架總成。2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述裝置還包括裝載在所述彈架總成上的只能在槍殼壁上開孔而不損傷井筒套管壁的泄壓彈。3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于:所述吸能槍的筒壁在對應裝載于所述彈架總成上的泄壓彈射流中心的位置處設有內(nèi)盲孔和外盲孔。4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述連接單元包括在軸向的兩端設有螺紋、中部設有軸向通孔的中間接頭;在所述中間接頭軸向的一端中部還設有臺間孔。5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于:在所述臺間孔處設有用于隔斷相鄰射孔單元與吸能單元壓力串通的隔斷密封件，所述隔斷密封件的中心部設有與中間接頭軸向通孔相通的通孔;所述隔斷密封件采用柔性材料制造。6.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的裝置，其特征在于:所述射孔單元包括至少一支射孔槍。7.根據(jù)權利要I至6任一項所述的裝置，其特征在于:所述裝置還包括用于引爆所述射孔單元和所述吸能單元的引爆單元。
【文檔編號】E21B43/116GK106014353SQ201610339840
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】馬新民, 雷躍生, 石瑩
【申請人】大慶華翰邦石油裝備制造有限公司